外源化學(xué)物致突變作用

1、外源化學(xué)物致突變作用第一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1 概述1.1 基本概念1.2 遺傳學(xué)基礎(chǔ)第二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳結(jié)構(gòu)本身的變化及引起的變異。突變實(shí)際上是遺傳物質(zhì)的一種可遺傳的變異。突 變自發(fā)突變（spontaneous mutation） 是指在自然條件下發(fā)生的突變。 誘發(fā)突變（induced mutation） 是指人為地造成突變 。有利突變 中性突變有害突變1.1 基本概念1 概述第三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月概 述有利突變中性突變小麥耐鹽突變不影響或基本不影響蛋白質(zhì)的活性， 不表現(xiàn)出明顯的性狀變化人類、動(dòng)物、植物的白化突變有害

2、突變第四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月概 述遺傳機(jī)構(gòu)改變遺傳性疾病癌癥動(dòng)脈粥樣硬化糖尿病衰老環(huán)境因素第五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 連續(xù)分裂的細(xì)胞從上一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分裂完成所經(jīng)歷的整個(gè)過程。1.2 細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂第六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月M期（細(xì)胞分裂期）第七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月體細(xì)胞與生殖細(xì)胞體細(xì)胞：多是二倍體細(xì)胞，含有兩組完全相同的染色體，其 遺傳損傷不會(huì)遺傳給下一代。生殖細(xì)胞：是單倍體，其染色體改變及突變可傳給下一代。生殖細(xì)胞的成熟過程第八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2 致突變作用 類型

3、基因是DNA鏈上的片段序列?；瘜W(xué)毒物引起基因突變作用的類型有：2.1 基因突變2.2 染色體畸變2.3 染色體數(shù)目異常第九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2.1 基因突變包括三種類型:堿基置換移碼大段損傷第十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月堿基對(duì)替換（堿基置換、堿基取代）指DNA分子中一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)被另一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)替換。轉(zhuǎn)換（實(shí)線，對(duì)角線）顛換（虛線，縱橫線）第十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月堿基對(duì)替換（堿基置換、堿基取代）指DNA分子中一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)被另一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)替換。TTA GGG GAC GCG CAT GAAAAT CCC CTG CGC

4、 GTA CTTTTA GAG GAC GCG CAT GAAAAT CTC CTG CGC GTA CTTTTA GGG GAC GCG CAT TAAAAT CCC CTG CGC GTA ATT轉(zhuǎn)換顛換第十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月堿基對(duì)替換產(chǎn)生的后果同義突變錯(cuò)義突變無義突變延長(zhǎng)突變（終止密碼突變）第十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月同義突變 是指沒有改變基因產(chǎn)物氨基酸的序列。堿基對(duì)替換產(chǎn)生的后果第十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月錯(cuò)義突變是指堿基序列的改變引起了產(chǎn)物氨基酸序列的改變。堿基對(duì)替換產(chǎn)生的后果甘氨酸精氨酸第十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)

5、作于2022年6月無義突變（鏈終止突變）是指某個(gè)堿基的改變使代表某個(gè)氨基酸的密碼子變?yōu)榈鞍踪|(zhì)合成的終止密碼子，導(dǎo)致多肽鏈在成熟之前終止合成的一類突變。堿基對(duì)替換產(chǎn)生的后果亮氨酸第十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月延長(zhǎng)突變（終止密碼突變）是指終止密碼子因突變而為氨基酸編碼，結(jié)果產(chǎn)生過長(zhǎng)的肽鏈的現(xiàn)象。堿基對(duì)替換產(chǎn)生的后果第十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳毒性的類型正常、圓餅形異常、鐮刀形鐮刀形細(xì)胞貧血癥第十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月移碼突變（移碼框突變）指發(fā)生一對(duì)或幾對(duì)（3對(duì)除外）的堿基減少或增加，以致從受損點(diǎn)開始?jí)A基序列完全改變，形成錯(cuò)誤的密碼，并

6、轉(zhuǎn)譯成為不正常的氨基酸。第十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳毒性的類型基因突變大段損傷（DNA重排）指DNA序列上有較長(zhǎng)的一段序列的重排分布，包括大段（一個(gè)堿基至數(shù)千個(gè)堿基）的插入、缺失、取代、復(fù)制、放大和倒位。第二十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳毒性的類型一、基因突變二、染色體畸變?nèi)?、染色體數(shù)目異常四、DNA損傷第二十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳毒性的類型由于染色體或染色單體斷裂，造成染色體或染色單體缺失，或引起各種重排，從而出現(xiàn)染色體結(jié)構(gòu)異常的稱為染色體畸變或染色體結(jié)構(gòu)畸變。畸變涉及在染色復(fù)制體中兩條染色單體中的一條，稱為染色單體型畸變，

7、而涉及兩條染色單體，稱為染色體型畸變。染色體畸變chromosome aberration 第二十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳毒性的類型染色體畸變chromosome aberration 分類： 缺 失 重 復(fù) 倒 位 易 位第二十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳毒性的類型貓叫綜合征成因: 5號(hào)染色體短臂部分或全部缺失第二十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2.3 染色體數(shù)目異常正常動(dòng)物的染色體都是雙倍體（人23對(duì)）。染色體數(shù)目異常可以表現(xiàn)為整倍性畸變和非整倍性畸變。整倍性畸變：染色體成對(duì)增減。非整倍性畸變：染色體奇數(shù)條增減。第二十五張，PPT共

8、五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3倍體A triploid infant, showing the characteristic enlarged head.第二十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月21三體綜合征（先天愚型）trisomy 21 syndrome（Down Syndrome，DS）第二十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 突變的后果體細(xì)胞突變：引起個(gè)體病變?nèi)缒[瘤、畸形、動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病、衰老、高血壓等，但不影響下代 。生殖細(xì)胞突變：可影響下代和遺傳。根據(jù)對(duì)人類影響程度分：對(duì)機(jī)體無影響；對(duì)機(jī)體健康無影響的遺傳學(xué)變異；遺傳易感性改變；遺傳性疾病；致死性突變

9、。第二十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、體細(xì)胞突變的后果（一）腫瘤 體細(xì)胞突變的后果中最受關(guān)注的是腫瘤。 體細(xì)胞突變是腫瘤發(fā)生的重要基礎(chǔ)，在許多腫瘤細(xì)胞中，都同時(shí)觀察到基因突變導(dǎo)致的原癌基因的活化和抑癌基因的失活，并存在缺失、倒位、易位等染色體畸變。 研究證實(shí)化學(xué)物的致突變作用與其致癌作用存在著較高的相關(guān)性，并且在DNA損傷修復(fù)缺陷的人群中，腫瘤的發(fā)生也明顯增高。 第二十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、體細(xì)胞突變的后果（二）發(fā)育毒性 孕體的體細(xì)胞（胚胎細(xì)胞）由受精卵起至器官形成期的細(xì)胞，因外來化合物引起突變，就有可能使新生兒存在外觀或內(nèi)臟的畸形。也可能發(fā)生著床前

10、死亡、流產(chǎn)、死胎和新生兒死亡，而活胎則可能有發(fā)育遲緩。浙江某藥廠一女工產(chǎn)后100天的女孩只有一個(gè)半手指（2003）第三十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、體細(xì)胞突變的后果（三）動(dòng)脈粥樣硬化 動(dòng)脈粥樣硬化是心血管疾病的一個(gè)主要病理生理過程。 1973年Benditt等人根據(jù)有關(guān)動(dòng)脈粥樣硬化斑內(nèi)細(xì)胞是單克隆性的發(fā)現(xiàn)提出了一種假說，即動(dòng)脈粥樣硬化斑可被看作動(dòng)脈壁的一種單克隆的良性贅生物。認(rèn)為動(dòng)脈粥樣硬化起始于某一突變或病毒感染，然后轉(zhuǎn)化單一、分離的平滑肌細(xì)胞成為增殖克隆的祖細(xì)胞。目前已得到間接證據(jù)的支持。第三十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、體細(xì)胞突變的后果（四）衰老 衰

11、老機(jī)制復(fù)雜，涉及面廣。目前有遺傳基因說、體細(xì)胞突變說、差錯(cuò)積累說等多種學(xué)說，尚未形成共識(shí)。 支持體細(xì)胞突變和衰老兩者之間因果關(guān)系的一個(gè)主要論據(jù)是DNA作為主要信息生物分子的作用和突變的不可逆性，即序列信息的改變。第三十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、生殖細(xì)胞突變的后果（一）遺傳病 遺傳病是指?jìng)€(gè)體生殖細(xì)胞或受精卵的遺傳物質(zhì)發(fā)生突變所引起的疾病。 遺傳病一般可分為染色體病和基因病。染色體病是由于染色體畸變引起的疾病，包括染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)異常而產(chǎn)生的疾病?；虿∈怯捎诨蛲蛔円鸬募膊?，包括單基因病和多基因病。第三十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、生殖細(xì)胞突變的后果（

12、二）影響遺傳負(fù)荷 在人類許多復(fù)雜疾病中，遺傳因素也起著部分作用，基因突變可增加下一代基因庫的遺傳負(fù)荷?；驇熘改骋晃锓N在特定時(shí)期中能將遺傳信息傳至下一代的處于生育年齡的群體所含有的基因總和。遺傳負(fù)荷指一種物種的群體中每一個(gè)攜帶的可遺傳給下一代的有害基因的平均水平。第三十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、生殖細(xì)胞突變的后果（二）影響遺傳負(fù)荷 根據(jù)基因突變對(duì)遺傳負(fù)荷的影響，即對(duì)后代增加危險(xiǎn)性的程度，常將基因突變分為三類： 第一類為顯性致死突變，引起受精卵或胚胎發(fā)生變化，受精卵或胚胎在胎兒成熟前死亡，顯性致死突變引起的胎兒或受精卵的死亡或不孕，對(duì)基因庫不會(huì)有影響； 第二類為顯性存活突變

13、，這類突變不會(huì)引起胚胎死亡，可在子一代表現(xiàn)出來，也就是通常所說的顯性遺傳，一般連續(xù)幾代，每代都出現(xiàn)患者，男女雙方患病幾率相等，這類突變可傳給后代，能影響基因庫; 第三類為隱性突變，也就是通常說的隱性遺傳，即在雜合子不能表現(xiàn)出來，必須在純合子時(shí)才能出現(xiàn)疾病，如其隱性基因病患者（aa），同正常人（AA）婚配，子女全部是正常表型，但AA與Aa各占一半，大大增加人群中致病基因的攜帶者，影響人類素質(zhì)，增加遺傳負(fù)荷，影響人類基因庫。第三十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳毒性的后果二、生殖細(xì)胞突變的后果（三）生殖毒性 突變還可造成生殖毒性，包括生殖器官、相關(guān)的內(nèi)分泌系統(tǒng)和妊娠結(jié)局的改變，表現(xiàn)

14、為對(duì)性成熟、配子發(fā)生及其轉(zhuǎn)運(yùn)、性周期、性行為、受精、著床、胚胎形成與發(fā)育、妊娠、分娩和哺乳過程等的不良影響或依賴于生殖系統(tǒng)完整性的其他功能的改變。第三十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4 機(jī)體對(duì)致突變作用的影響機(jī)體對(duì)突變DNA具有修復(fù)機(jī)制。機(jī)體對(duì)致突變作用的影響相當(dāng)復(fù)雜,其中重要的因素是遺傳因素，包括代謝酶遺傳多態(tài)性和修復(fù)功能的個(gè)體差異。4.1 DNA損傷的修復(fù)4.2 遺傳因素對(duì)致突變作用的影響第三十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5 致突變作用研究方法5.1 致突變?cè)囼?yàn)?zāi)康募爸甘旧?.2 常用致突變?cè)囼?yàn)5.3 致突變應(yīng)注意的問題第三十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2

15、022年6月5.1 致突變?cè)囼?yàn)?zāi)康募爸甘旧锬康模涸u(píng)定外源化學(xué)物對(duì)生殖細(xì)胞及體細(xì)胞的突變性，對(duì)致癌、致畸和遺傳危害的潛在可能作出初步評(píng)價(jià)。指示生物：細(xì)菌、病毒、真菌、昆蟲、哺乳動(dòng)物及其體外培養(yǎng)細(xì)胞和植物。第三十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5.2 常用致突變?cè)囼?yàn)細(xì)菌回復(fù)突變?cè)囼?yàn)（Ames試驗(yàn)）哺乳動(dòng)物細(xì)胞基因突變?cè)囼?yàn)微核試驗(yàn)（MNT）染色體畸變?cè)囼?yàn)顯性致死試驗(yàn)程序外DNA合成（UDS）試驗(yàn)姐妹染色單體交換試驗(yàn)果蠅伴性隱性致死試驗(yàn)單細(xì)胞凝膠電泳（SLRL）試驗(yàn)熒光原位雜交（FISH）試驗(yàn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物致突變?cè)囼?yàn)第四十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月細(xì)菌回復(fù)突變?cè)囼?yàn)細(xì)菌回復(fù)突變

16、試驗(yàn)是以營(yíng)養(yǎng)缺陷型的突變體為指示生物，觀察受試物是否糾正或補(bǔ)償突變體所攜帶的突變發(fā)生改變的體外試驗(yàn)。原理是利用鼠傷寒菌的組氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株，因其突變喪失合成組氨酸的能力而在無組氨酸培養(yǎng)基中不能存活，若受試物可使該菌發(fā)生回復(fù)突變，則其該菌在無組氨酸培養(yǎng)基中能存活。說明受試物有致突變作用。 菌株中AT97、AT98可檢測(cè)移碼突變，AT100可檢測(cè)置換突變。第四十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月哺乳動(dòng)物細(xì)胞基因突變?cè)囼?yàn)它是體外培養(yǎng)哺乳動(dòng)物細(xì)胞的野生型基因失活的正向突變?cè)囼?yàn)。利用培養(yǎng)的哺乳動(dòng)物細(xì)胞系如小鼠淋巴細(xì)胞系（L5178y）、中國(guó)倉鼠肺細(xì)胞株（V97）和卵巢細(xì)胞株（AS52），觀察

17、接觸受試物后特定基因座位上是否誘變產(chǎn)生突變體。第四十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月微核試驗(yàn)是觀察受試物是否引起動(dòng)植物細(xì)胞產(chǎn)生微核的試驗(yàn)。原理是：細(xì)胞經(jīng)過突變后，染色體和染色單體的無著絲點(diǎn)片段或因紡錘絲受損而丟失，使整個(gè)染色體在細(xì)胞有絲分裂后期不能進(jìn)入子代細(xì)胞的細(xì)胞核中，而在間期的子代細(xì)胞漿內(nèi)形成一個(gè)或幾個(gè)規(guī)則的次核，即微核。第四十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體畸變?cè)囼?yàn)染色體畸變?cè)囼?yàn)是通過鏡下觀察（設(shè)備有流式細(xì)胞儀）染色體形態(tài)和數(shù)目改變的試驗(yàn)。本試驗(yàn)靈敏度高。染色體形態(tài)改變可見裂隙、斷裂、斷片、無著絲粒環(huán)、雙或多著絲粒染色體、射體和染色體破碎。注意：因其改變具有

18、時(shí)相變化，應(yīng)在培養(yǎng)中多次檢測(cè)。第四十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月程序外DNA合成試驗(yàn)是通過觀察培養(yǎng)細(xì)胞在細(xì)胞增殖周期內(nèi)S期以外時(shí)相DNA合成情況的試驗(yàn)。當(dāng)細(xì)胞DNA受損后，DNA的修復(fù)合成可發(fā)生在S期外時(shí)相，即程序外DNA合成。因此，該試驗(yàn)可反映DNA受損情況。具體實(shí)驗(yàn)方法可利用放射自顯影或閃爍計(jì)數(shù)法。試驗(yàn)具有簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)和快速。第四十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 在DNA合成期，所有染色體均進(jìn)行復(fù)制，復(fù)制后形成兩條姐妹染色單體。姐妹染色單體交換是一個(gè)染色體的兩個(gè)姐妹染色單體的同源片段間發(fā)生交換。姐妹染色單體交換可能與DNA的斷裂和重接有關(guān)，故可間接反映DNA損傷

19、。 同染色體畸變?cè)囼?yàn)一樣，姐妹染色單體交換試驗(yàn)可進(jìn)行體外試驗(yàn)，也可進(jìn)行體內(nèi)試驗(yàn)。體外試驗(yàn)可用細(xì)胞株或人外周血淋巴細(xì)胞，體內(nèi)試驗(yàn)可用骨髓細(xì)胞或睪丸生殖細(xì)胞進(jìn)行。姐妹染色單體交換試驗(yàn)第四十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月BrdU：溴化脫氧尿嘧啶核苷 第四十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月果蠅伴性隱性致死試驗(yàn)果蠅伴性隱性致死試驗(yàn)是利用隱性基因在伴性遺傳中具有交叉遺傳的特征而進(jìn)行的試驗(yàn)。當(dāng)基因發(fā)生點(diǎn)突變、小缺失（DNA大段損傷）、重組等各類基因突變的隱性致死效應(yīng)，將伴性遺傳傳給F1雌性動(dòng)物，再由其傳給F2雄性動(dòng)物。 因F1雌性動(dòng)物為雜合子，不能表達(dá)。而F2雄性動(dòng)物為半合子，將表

20、達(dá)出來。該試驗(yàn)利用黑腹果蠅試驗(yàn)，其具有世代周期短、繁殖率高、飼養(yǎng)方便、經(jīng)濟(jì)、判斷終點(diǎn)客觀、不需活化等優(yōu)點(diǎn)。但染毒方式與劑量計(jì)算與哺乳動(dòng)物差異較大。第四十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月利用隱性基因在伴性遺傳中具有交叉遺傳特征，選擇黑腹果蠅為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，給予雄蠅受試物，如雄蠅的X染色體有突變，傳給F1代雌蠅，再通過F1代雌蠅傳給F2代雄蠅，使位于X染色體上的隱性基因在半合型雄蠅表現(xiàn)出來。即由于致死突變不出現(xiàn)，會(huì)有明顯標(biāo)記的野生型雄蠅出現(xiàn)。 果蠅伴性隱性致死試驗(yàn)第四十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月單細(xì)胞凝膠電泳試驗(yàn)單細(xì)胞凝膠電泳試驗(yàn)是用凝膠電泳的方法觀察細(xì)胞DNA受損情況的

21、試驗(yàn)。其原理是在DNA損傷時(shí)，斷裂的DNA片段比大片段DNA遷移的更快，電泳后出現(xiàn)彗星狀，即可判斷DNA損傷。第五十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熒光原位雜交試驗(yàn)熒光原位雜交試驗(yàn)是一種在保持組織、細(xì)胞或染色體原有形態(tài)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)其內(nèi)部特殊核苷酸順序進(jìn)行檢測(cè)及定位的試驗(yàn)。熒光原位雜交技術(shù)是用生物熒光來標(biāo)記的各類DNA和RNA進(jìn)行原位雜交，即可使被觀察的特定DNA序列顯現(xiàn)熒光。該法具有操作、分析簡(jiǎn)便、立體分辨率高、準(zhǔn)確迅速、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。第五十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)基因動(dòng)物致突變?cè)囼?yàn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物致突變?cè)囼?yàn)是用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物致突變系統(tǒng)來檢測(cè)基因突變的試驗(yàn)。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物致突變技術(shù)是利用穿梭載體于原核和真核之間往返轉(zhuǎn)移，并帶可回收靶基因載體的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物提供哺乳動(dòng)物體內(nèi)基因的檢測(cè)系統(tǒng)。它可在動(dòng)物整體水平研究突變的器官、組織的特異性。并可通過從動(dòng)物基因中重新回收的基因進(jìn)行基因突變的組織專一性和順序變化的序列分析研究。第五十二張，PPT共五十八頁